本實用新型涉及一種電壓脈寬調制磁性釋放電路，尤其是涉及一種感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路。

背景技術：

隨著電子技術的迅猛發展，電壓脈寬調制技術由于其只需改變占空比即可完成對被控對象的線性控制，越來越多被應用到各個領域。其中應用較廣的就是通過電壓脈寬調制技術控制MOS管開關，同時利用續流二極管，對感性負載進行恒流控制，但是每次切斷感性負載時，由于續流二極管的存在和感性負載上電流不能突變的原因，無法迅速釋放感性負載上所蓄積的能量，從而導致切斷變慢，傳統的解決辦法是將一個穩壓二極管和續流二極管串聯，作為一個續流整體來實現續流，或者將一個電阻和續流二極管串聯，作為一個續流整體來實現續流，但是由于電壓脈寬調制需要高速開關MOS管來控制電流，因此會導致上述續流整體頻繁通斷，從而導致穩壓二極管頻繁擊穿和流過電阻上的電流較大，最終導致穩壓二極管或者電阻上的功耗很大，因此傳統方法不能良好解決上述問題，這就需要一個電路在電壓脈寬調制高速開關MOS管控制感性負載時，穩壓二極管(或電阻)不工作，而當切斷感性負載時，穩壓二極管(或電阻)起作用，這樣即可降低二極管(或電阻)的功耗。

技術實現要素：

為實現在電壓脈寬調制高速開關MOS管控制感性負載時，穩壓二極管(或電阻)不工作，而當切斷感性負載時，穩壓二極管(或電阻)工作，同時由于切斷感性負載后，其上面的電流的下降速度跟反向電壓成正比，若使用電阻，則流經電阻上的電壓會越來越小，從而電流下降速度會越來越慢，但也能釋放磁性；若使用穩壓二極管，則穩壓二極管上電壓基本固定，因此電流下降速度基本恒定。因此，本實用新型的目的在于提供一種感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路。電壓脈寬調制高速開關MOS管控制感性負載時，穩壓二極管或電阻不工作，而當切斷感性負載時，穩壓二極管或電阻工作。

本實用新型采用的技術方案是：

方案一：一種感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路：

本實用新型包括輸入保護整流電路和去磁主電路；輸入保護整流電路，包括整流四個二極管D2～ D5和雙向TVS管或雙向穩壓二極管D1；去磁主電路，包括NMOS管M1～M2，負載L1，穩壓二極管D8～D9，二個二極管D6～D7，電容C1和三個電阻R1～R3；負載L1的一端分別接穩壓二極管D8的正極或電阻R3的一端、NMOS管M2的源極、電阻R1的一端、穩壓二極管D9的正極和二極管D7的正極后接VCC，負載L1的另一端分別接二極管D6的正極，電容C1的一端和NMOS管M1的漏極，NMOS管M1的源極接GND，NMOS管M1的刪極為輸入保護整流電路輸入端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負極和電阻R2的一端，電阻R1的另一端和電阻R2的另一端連接點分別接NMOS管M2的刪極和穩壓二極管D9的負極，二極管D6的負極和穩壓二極管D8負極連接點，或二極管D6的負極與電阻R3的另一端的連接點，接NMOS管M2的漏極。

所述去磁主電路，還包括穩壓二極管D10，電容C1的另一端經穩壓二極管D10和電阻R2的一端連接。

方案二：一種感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路：

本實用新型包括輸入保護整流電路和去磁主電路；輸入保護整流電路，包括整流四個二極管D2～ D5和雙向TVS管或雙向穩壓二極管D1；去磁主電路，包括NMOS管M1～M2，負載L1，穩壓二極管D8，二個二極管D6～D7，電容C1和三個電阻R1～R3；負載L1的一端分別接穩壓二極管D8的正極或電阻R3的一端、NMOS管M2的源極、電阻R1的一端和二極管D7的正極后接VCC，負載L1的另一端分別接二極管D6的正極，電容C1的一端和NMOS管M1的漏極，NMOS管M1的源極接GND，NMOS管M1的刪極為輸入保護整流電路輸入端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負極和電阻R2的一端，電阻R1的另一端和電阻R2的另一端連接點接NMOS管M2的刪極，二極管D6的負極和穩壓二極管D8負極連接點，或二極管D6的負極與電阻R3的另一端的連接點，接NMOS管M2的漏極。

所述去磁主電路，還包括穩壓二極管D10，電容C1的另一端經穩壓二極管D10和電阻R2的一端連接。

方案三：一種感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路：

本實用新型包括輸入保護整流電路和去磁主電路；輸入保護整流電路，包括整流四個二極管D2～ D5和雙向TVS管或雙向穩壓二極管D1；去磁主電路，包括NMOS管M1，三極管Q1，負載L1，穩壓二極管D8，二個二極管D6～D7，電容C1和二個電阻R1～R3；負載L1的一端分別接穩壓二極管D8的正極或電阻R3的一端、三極管Q1的發射極、電阻R1的一端和二極管D7的正極后接VCC，負載L1的另一端分別接二極管D6的正極，電容C1的一端和NMOS管M1的漏極，NMOS管M1的源極接GND，NMOS管M1的刪極為輸入保護整流電路輸入端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負極和電阻R2的一端，電阻R1的另一端和電阻R2的另一端連接點接三極管Q1的基極，二極管D6的負極和穩壓二極管D8負極連接點，或二極管D6的負極與電阻R3的另一端的連接點，接NMOS管M2的漏極。

所述去磁主電路，還包括二極管D10，電容C1的另一端經穩壓二極管D10和電阻R2的一端連接。

以上三種方案中，所述輸入保護整流電路的輸入信號為直流信號或交流信號，直流信號的電壓值為2～1000V；交流信號的電壓有效為2～1000V，頻率為50Hz或者60Hz；所述磁性釋放主電路的控制輸入信號為一個電壓幅值為15V、頻率為100-40000Hz的方波信號。

本實用新型具有的有益效果是：

本實用新型電路響應速度快，能滿足現有的用電壓脈寬調制來控制感性負載的響應速度；電路簡單，電路成本低，僅為幾塊錢；適用范圍廣，可適用于各種用電壓脈寬調制來控制感性負載的電路；功耗低，相比于用續流二極管與穩壓二極管直接并聯的方式，功耗節省30%-99%；磁性釋放快，釋放時間是傳統直接用續流二極管續流的方式感性負載釋放時間的5%-20%。

附圖說明

圖1是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路。

圖2是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(去除磁性釋放主電路自舉升壓電容充放電回路控制二極管)。

圖3是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管)。

圖4是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管和自舉升壓電容充放電回路控制二極管)。

圖5是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管)。

圖6是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管，去除自舉升壓電容充放電回路控制二極管)。

圖7是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管)。

圖8是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，去除磁性釋放主電路自舉升壓電容充放電回路控制二極管)。

圖9是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管)。

圖10是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管和自舉升壓電容充放電回路控制二極管)。

圖11是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管)。

圖12是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路(用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管，去除自舉升壓電容充放電回路控制二極管)。

圖13是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路典型應用圖。

圖14是輸入保護整流電路。

圖15是磁性釋放主電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。

如圖2和圖8所示，本實用新型包括輸入保護整流電路和去磁主電路；輸入保護整流電路，包括整流四個二極管D2～ D5和雙向TVS管或雙向穩壓二極管D1；去磁主電路，包括NMOS管M1～M2，負載L1，穩壓二極管D8～D9，二個二極管D6～D7，電容C1和三個電阻R1～R3；負載L1的一端分別接穩壓二極管D8的正極或電阻R3的一端、NMOS管M2的源極、電阻R1的一端、穩壓二極管D9的正極和二極管D7的正極后接VCC，負載L1的另一端分別接二極管D6的正極，電容C1的一端和NMOS管M1的漏極，NMOS管M1的源極接GND，NMOS管M1的刪極為輸入保護整流電路輸入端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負極和電阻R2的一端，電阻R1的另一端和電阻R2的另一端連接點分別接NMOS管M2的刪極和穩壓二極管D9的負極，二極管D6的負極和穩壓二極管D8負極連接點，或二極管D6的負極與電阻R3的另一端的連接點，接NMOS管M2的漏極。

如圖1和圖7所示，所述去磁主電路，還包括穩壓二極管D10，電容C1的另一端經穩壓二極管D10和電阻R2的一端連接。

如圖4和圖10所示，本實用新型包括輸入保護整流電路和去磁主電路；輸入保護整流電路，包括整流四個二極管D2～ D5和雙向TVS管或雙向穩壓二極管D1；去磁主電路，包括NMOS管M1～M2，負載L1，穩壓二極管D8，二個二極管D6～D7，電容C1和三個電阻R1～R3；負載L1的一端分別接穩壓二極管D8的正極或電阻R3的一端、NMOS管M2的源極、電阻R1的一端和二極管D7的正極后接VCC，負載L1的另一端分別接二極管D6的正極，電容C1的一端和NMOS管M1的漏極，NMOS管M1的源極接GND，NMOS管M1的刪極為輸入保護整流電路輸入端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負極和電阻R2的一端，電阻R1的另一端和電阻R2的另一端連接點接NMOS管M2的刪極，二極管D6的負極和穩壓二極管D8負極連接點，或二極管D6的負極與電阻R3的另一端的連接點，接NMOS管M2的漏極。

如圖3和圖9所示，所述去磁主電路，還包括穩壓二極管D10，電容C1的另一端經穩壓二極管D10和電阻R2的一端連接。

如圖6和圖12所示，本實用新型包括輸入保護整流電路和去磁主電路；輸入保護整流電路，包括整流四個二極管D2～ D5和雙向TVS管或雙向穩壓二極管D1；去磁主電路，包括NMOS管M1，三極管Q1，負載L1，穩壓二極管D8，二個二極管D6～D7，電容C1和二個電阻R1～R3；負載L1的一端分別接穩壓二極管D8的正極或電阻R3的一端、三極管Q1的發射極、電阻R1的一端和二極管D7的正極后接VCC，負載L1的另一端分別接二極管D6的正極，電容C1的一端和NMOS管M1的漏極，NMOS管M1的源極接GND，NMOS管M1的刪極為輸入保護整流電路輸入端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負極和電阻R2的一端，電阻R1的另一端和電阻R2的另一端連接點接三極管Q1的基極，二極管D6的負極和穩壓二極管D8負極連接點，或二極管D6的負極與電阻R3的另一端的連接點，接NMOS管M2的漏極。

如圖5和圖11所示，所述去磁主電路，還包括二極管D10，電容C1的另一端經穩壓二極管D10和電阻R2的一端連接。

以上三種方案中，所述輸入保護整流電路的輸入信號為直流信號或交流信號，直流信號的電壓值為2～1000V；交流信號的電壓有效為2～1000V，頻率為50Hz或者60Hz；所述磁性釋放主電路的控制輸入信號為一個電壓幅值為15V、頻率為100-40000Hz的方波信號。

參照圖1~圖15所示，一種感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，整體電路如圖1所示，圖2所示，是去除磁性釋放主電路自舉升壓電容充放電回路控制二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖3所示，是去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖4所示，是去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管和自舉升壓電容充放電回路控制二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖5所示，是用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路,圖6所示，是用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管和去除防NMOS管擊穿穩壓二極管，去除自舉升壓電容充放電回路控制二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖7所示，是用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖8所示，是用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，去除磁性釋放主電路自舉升壓電容充放電回路控制二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖9所示，是用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖10所示，是用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，去除磁性釋放主電路防NMOS管擊穿穩壓二極管和自舉升壓電容充放電回路控制二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖11所示，是用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖12所示，是用磁性釋放電阻替換磁性釋放二極管，用三極管替代脈寬調制階段導通NMOS管，去除防NMOS管擊穿穩壓二極管，去除自舉升壓電容充放電回路控制二極管的感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路，圖13所示，是感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路典型應用圖。所述感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路包括圖14所示輸入保護整流電路和圖15所示磁性釋放主電路。

進一步，所述輸入保護整流電路由D1（TVS管或者雙向穩壓二極管），D2、D3、D4、D5（整流二極管）組成。所述磁性釋放主電路由M1(脈寬調制控制NMOS管)、L1(負載)、D6(續流二極管)、D8(磁性釋放穩壓二極管)或R3(磁性釋放電阻)、C1(自舉升壓電容)、D7(自舉升壓輔助二極管)、D10(自舉升壓電容充放電回路控制二極管(可去除))、R1(分壓電阻)、R2(分壓電阻)、M2(脈寬調制階段導通NMOS管(可用三極管替代))、D9(防NMOS管擊穿穩壓二極管(可去除))組成。

更進一步，結合圖13典型應用電路說明感性負載電壓脈寬調制磁性釋放電路的工作方式。在圖13中的Vin+和Vin-之間輸入一個頻率50Hz，電壓有效值為220V的交流電壓激勵，激勵信號經過輸入保護整流電路轉化成一個電壓有效值為220V的全波直流信號（電壓直流偏置分量為零），同時在驅動主電路Input端輸入一個方波信號(電壓幅值為15V、頻率為2000Hz的方波信號)。當電路剛上電時，方波信號電平為高時，脈寬調制控制NMOS管導通，負載得電工作，同時全波直流信號通過自舉升壓輔助二極管和分壓電阻向自舉升壓電容充電，此時自舉升壓電容兩端電壓小于等于負載兩端電壓，即兩個分壓電阻兩端無電壓差或者壓差為負值，則脈寬調制階段導通NMOS管不工作；當方波信號電平為低時，脈寬調制控制NMOS管關閉，負載兩端電壓相等，而此時自舉升壓電容兩端電壓不能突變，因此自舉升壓輔助二極管截止，同時自舉升壓電容通過分壓電阻和負載放電，而電容的放電時間大于方波的低電平時間，則在方波信號為低電平期間，分壓電阻兩端產生壓差，因此脈寬調制階段導通NMOS管柵極電壓高于源極電壓，脈寬調制階段導通NMOS管導通，即將磁性釋放穩壓二極管或磁性釋放電阻短路，此時磁性釋放穩壓二極管或磁性釋放電阻不工作，同時因為負載為感性負載，因此當脈寬調制控制NMOS關閉，負載上的電流也不能突變，負載通過續流二極管和導通的脈寬調制階段導通NMOS管續流；而當方波信號電平再次為高時，脈寬調制控制NMOS管導通，全波直流信號給負載充電，同時全波直流信號通過自舉升壓輔助二極管和分壓電阻向自舉升壓電容充電，此時自舉升壓電容兩端電壓小于等于負載兩端電壓，即兩個分壓電阻兩端無電壓差或者壓差為負值，則脈寬調制階段導通NMOS管不工作，電路這樣往復工作即可完成對感性負載的恒流控制，同時又避免脈寬調制階段磁性釋放穩壓二極管或磁性釋放電阻工作而產生較大的功耗，而當需要切斷感性負載時，方波信號為低，此時自舉升壓電容通過分壓電阻釋放電荷，當分壓電阻兩端電壓小于脈寬調制階段導通NMOS管最小導通電壓時，脈寬調制階段導通NMOS管關閉，則磁性釋放穩壓二極管或磁性釋放電阻工作，感性負載通過續流二極管和磁性釋放穩壓二極管或磁性釋放電阻釋放磁性。

上述具體實施方式用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。